[发明专利]一种单频接收机绝对定位中整周模糊度的变粒度确定方法

说明书

技术领域

本发明属于卫星导航与定位技术领域，涉及卫星导航定位系统中单频接收机利用卫星载波相位进行单点精确定位的方法。

背景技术

在卫星导航定位系统中，相对于成本极高的多频接收机，单频接收机的定位精度较低，但价格低廉，民用市场潜力巨大。差分技术的引入使得单频接收机也能够实现载波相位定位，但由于差分技术要求至少使用两台以上单频接收机或开通差分信号广播的网络，从而加大了成本的投入，并且使得操作极为繁琐。

不管采用何种载波相位的定位技术，都要涉及到整周模糊度的解算这一难点。尤其在单频接收机的精确定位中，如何快速解算整周模糊度是核心问题。在现有的整周模糊度解算算法中，比较成熟的有四类：双频伪距法、模糊度函数法、最小二乘搜索法和模糊度协方差法。其中，以模糊度协方差法中的LAMBDA方法在实际工程中得到了广泛应用。LAMBDA方法是1995年由P.J.G Teunissen提出，目的是解决单频接收机的载波相位差分定位中整周模糊度的确定问题，是目前公认的载波相位差分定位中整周模糊度解算的最好算法。但是，LAMBDA方法同样需要两台以上的接收机进行组合定位，使得成本高且操作繁琐。

为了降低成本、简化操作，要求接收机能够实现单点定位。但是，迄今为止，有关单频接收机用于单点精确定位的算法很少，一般是将LAMBDA方法移植到单点静态定位模型中。但这样的移植算法进行整周模糊度的解算效率很低，在短时间内很难给出结果。其原因是：在单点静态定位中，观测较短历元，卫星运行范围小，在空间组合的图形变化较小，导致参量相关程度极大，使得整周模糊度解算中协方差矩阵病态性严重，引起搜索范围超大，即使通过高斯整数变换以及序贯搜索，都不能在短时间内搜索到正确值。

发明内容

本发明提供一种单频接收机绝对定位中整周模糊度的变粒度确定方法，实现单频接收机绝对定位中整周模糊度的快速解算，从而最终实现单频接收机绝对快速精确定位。

本发明利用了LAMBDA算法得到的k(k≥4)颗卫星的整周模糊度浮点解x_i(i＝1，2，…，k)，整周模糊度浮点解的对应分布方差σ_i(i＝1，2，…，k)，以及模糊度的协方差矩阵Q_N。各参量的计算方法可详细参考论文“The least-squares ambiguity décor relation adjustment：a method for fast GPS integer ambiguity estimation”P.J.G Teunissen著，于1995年发表于期刊“Journal ofGeodesy”；博士毕业论文“动态对动态GPS高精度定位理论及其应用研究”，刘立龙著，2005年，武汉大学。

本发明的基本思路是利用单点静态定位的LAMBDA算法，解算出整周模糊度的浮点解和分布方差后，对浮点解进行粗糙整数映射，完成搜索空间的整数域粗糙化，再利用粗糙整数粒度改变搜索区域，按搜索条件对整周模糊度进行搜索，得到整周模糊度的整数域；然后不断减小粗糙整数粒度，重复以上过程，直至粗糙整数粒度等于1，完成对整周模糊度的搜索，从而得到精确的载波相位整周模糊度。

本发明技术方案如下：

一种单频接收机绝对定位中整周模糊度的变粒度确定方法，如图1所示，包括以下步骤：

步骤1、假定单频接收机已经跟踪上k颗或k颗以上导航卫星信号，利用单点静态定位的LAMBDA算法，解算出整周模糊度的浮点解x_i(i＝1，2，…，k)和分布方差σ_i(i＝1，2，…，k)，其中k表示导航卫星的数目，且k≥4。

步骤2、构造整数映射，将整周模糊度的搜索区域映射为整数域{y_i}。

构造一个普通整数映射函数f_I(x_i)：

f_I(x_i)＝{y_i|x_i-3σ_i≤y_i≤x_i+3σ_i，y_i∈Z}    (1)

其中：I＝{i-1，i-2，…，1}，x_i为整周模糊度浮点解，σ_i为整周模糊度浮点解x_i的分布方差，i＝1，2，…，k。